22個紫花苜蓿品種的引種試驗和生產性能綜合評價

曹宏，章會玲，蓋瓊輝，陳紅，趙滿來

（1.隴東學院農林科技學院，甘肅 慶陽745000；2.隴東學院信息工程學院，甘肅 慶陽745000）

紫花苜蓿（Medicagosativa）是多年生的優良豆科牧草，其營養價值高，生產潛力大，用途廣泛，在我國西部半干旱地區具有十分重要的價值和地位，素有“牧草之王”和“飼料皇后”的美稱［1］。目前我國苜蓿品種單一、老化且產量低、質量差、病蟲害發生嚴重，地方品種的紫花苜蓿雖有較好的適應性，但品質和產量不能滿足半干旱區生態環境建設和農牧業結構調整的需要，因此，引進優質苜蓿新品種有十分重要的意義［2］。20世紀末21世紀初，我國苜蓿產業掀起了新的高潮，到2005年底全國苜蓿種植面積曾達到200萬hm2，居世界第5位；2004年后，隨著我國落實“三補一免”糧食安全政策，苜蓿產業和種植面積有所下降，目前我國苜蓿種植面積為130萬hm2，每年優質商品草的產量為20萬t左右［3］。隨著農業產業結構調整、西部生態建設的不斷推進和養殖業大力發展，特別是2008年以來，由于受三聚氰胺事件的影響，苜蓿生產經營者、奶牛養殖業者等清楚地意識到苜蓿在奶業安全發展中的關鍵地位和作用，苜蓿生產者重拾苜蓿種植的積極性，紫花苜蓿的產業化功能和種植面積將不斷擴大［4］。因此，選擇和評價適宜的紫花苜蓿品種成為成功建植人工草地及建立優質苜蓿基地的關鍵和前提條件［5］。

甘肅是苜蓿種植大省，目前全省苜蓿種植面積達51.9萬hm2，占全國種植面積的38%，始終位居全國之首；環縣、會寧等縣苜蓿留床面積接近6.67萬hm2，在酒泉、張掖、金昌、白銀、慶陽等地形成了較為明顯的苜蓿優勢產業區［6－8］。近年來，在甘肅和全國同類地區，許多學者從不同角度對當地引進苜蓿品種進行了比較研究，馬維國［9］對甘肅河西走廊引進的6個紫花苜蓿品種進行適應性研究和經濟效益比較分析，得出農寶表現出較高的產草量，具有較高的經濟效益，可在甘肅河西灌區大面積推廣種植；郭正剛等［5］運用聚類分析法評估了9個不同紫花苜蓿品種在甘肅定西的適應性，結果顯示，巨人201和三得利較其他7個品種在中部黃土丘陵區的整體適應性好；高婷等［10］在寧夏鹽池縣對引進的15個美國優質品種，綜合考慮生育期、株高、密度、產草量、莖葉比、越冬率等指標，進行了引種適應性研究。另外，王鐵梅和盧欣石［11］對內蒙古干旱草原區引進品種進行了抗旱性分析評價，莫本田等［12］、張鴨關等［13］在貴州南部運用層次分析法對引進品種進行綜合篩選，呂林有等［14］對遼西北風沙半干旱區的引進苜蓿品種進行了生產性能的觀測和聚類分析。這些研究為當地苜蓿品種的引進和綜合選擇提供了科學依據。

隴東地區屬干旱半干旱的黃土高原丘陵區，是一個傳統的半農半牧區，是甘肅省苜蓿存留面積最大的地區［8］。2001年以來，隨著全國苜蓿產業熱的興起，當地大量引進國內外苜蓿優良新品種，截止2006年底，僅慶陽市引進新品種30多個，占總播種面積的60%，許多是從國外引進，或從其他地區引進，累計苜蓿留存面積達20.4萬hm2。但一些地方引種盲目，個別縣鄉甚至只種1種“洋苜蓿”，出現了秋播苜蓿大面積越冬死亡，春播苜蓿撂荒翻種等慘痛教訓［15］。因此，評價它們在隴東干旱地區的適應性，成為當地紫花苜蓿產業化種植的前提條件。雖然不少學者對當地苜蓿的發展前景及對策、發育規律與氣候潛力、抗旱性與經濟效益、豐產栽培技術、生長年限與產草量等方面進行了不同程度的研究［8，16－20］，但對于苜蓿品種的引進比較試驗報導較少，特別是運用若干指標對一些引進品種的適應性進行綜合分析和評價，尚未見報道。為此，在2003年引進了22個國內外優質紫花苜蓿品種，進行引種觀察和比較試驗，旨在為選擇適合隴東地區大面積推廣的紫花苜蓿新品種提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 研究區概況

試驗于2003－2005年設在甘肅省慶陽市西峰區隴東學院農場。地理位置為東經107°38′，北緯35°44′，海拔1 421.9m；年均氣溫8.7℃，年降水量527.1mm，年日照時數2 457.8h，無霜期176d。屬隴東中部半干旱塬區生態類型。試驗地土壤肥力中等，前茬玉米（Zeamays），播前施磷肥750kg／hm2，尿素225kg／hm2。

據西峰氣象資料分析，2003年苜蓿生育期內（4－11月）降水量1 001.3mm，比同期歷年值高51.6%，日均氣溫比同期高1.5℃。2004年苜蓿生育期內降水量485.9mm，比同期歷年值減少7.82%，日均氣溫偏高1.4℃。2005年苜蓿生育期內降水量506.9mm，比同期歷年值減少3.84%，日均氣溫偏高1.3℃，但當年春旱比較嚴重，對苜蓿第1茬產草量影響很大，特別在5月降水量為35.2mm，比常年同期值減少43.9%。其中11－12月降水量僅7mm，比同期歷年值減少63.5%，造成嚴重干旱，影響苜蓿越冬率。

1.2 試驗設計

參試苜蓿品種22個，其中國外品種15個，國內品種7個，以隴東苜蓿作對照。對各品種的種子凈度和千粒重進行了測定，并在25℃、水分充分的培養箱中，用濾紙作苗床培養到第7天，重復3次，統計發芽率。參試品種的名稱、原產地、來源和種子質量見表1。

試驗小區面積20m2（4m×5m），行距0.40m，4次重復，其中1個重復用作物候期、根系等性狀觀察，其他3個重復作鮮草產量等指標的測定，隨機排列。參考郭正剛等［5］和曹致中［21］的方法，按基本苗240萬株／hm2，田間出苗率80%，根據測定的種子用價（種子用價＝發芽率×凈度，表示種子能夠實際使用的程度）和千粒重，計算實際小區播種量。2003年5月16日趁自然墑人工開溝條播，播深1.5～3.0cm，旱地耕作，生育期及播前不進行灌溉。其余管理同大田。

1.3 測定項目及方法

1.3.1 物候期 參考韓清芳和賈志寬［22］的方法，苜蓿品種每小區留2行進行物候期觀測，鑒別的標準是：50%的植株達到某一個生育階段為某生育期；10%～20%的植株達到為初期，70%～80%達到為盛期。

1.3.2 株高 每年第1茬初花期測產前，每小區隨機選10株，觀測每株自地面到頂端生長點高度，求其平均值。

1.3.3 分枝數 參照魏臻武等［23］的方法，每年第1茬初花期測定地表根莖部形成的分枝數；為了方便測定，在小區內隨機測定15cm樣段內植株株條數，重復3次。

1.3.4 根系性狀 每年越冬前10月中旬，選有代表性地段，每品種挖根10株（第1重復1株，2～4重復每小區3株），根深100cm，分別測定主根長度、根頸直徑、側根數，取平均值。

1.3.5 越冬率 每年10月中旬－11月上旬，在2～4重復的每小區選2，5，8三行，入冬前查明株數，返青后再數植株存活率，然后將各品種3個重復9行株數累計作越冬率觀測值。

1.3.6 草產量 在初花期每小區隨機取樣1m2，重復3次，齊地刈割后稱重量，取平均值為鮮草產量，根據鮮干比計算干草產量。2003年只測定1茬，由于第3茬在當地占苜蓿總產量的比例一般小于20%，為了保證越冬，并便于根系測定，故2004－2005年測產前2茬，第3茬不測產，只記載生育時期。

1.3.7 鮮干比和莖葉比 測產時，每品種混合后稱鮮草500g，將莖和葉分開，自然風干后分別稱重、求和，計算莖葉比（莖干重／葉干重）和鮮干比（植株鮮重／莖葉干重）。

1.3.8 葉片保水率 2005年5月上中旬當地連續20d不降水，于5月17－19日早上連續3次采摘相同部位上的苜蓿葉片，參考龔富生和張嘉寶的方法［24］，用稱量法測定離體24h葉片的相對保水率。相對保水率＝（最初葉片重量－某測定時葉片重量）×100%／最初葉片重量。

1.3.9 質膜透性 取樣時間方法同前，取回后立即把每品種分2份，一份置于室溫下作對照，另一份置于40℃恒溫箱內萎蔫1h，參考李合生［25］的方法，用DDS－Ⅱ電導儀測定葉片細胞膜透性，以相對電導率（傷害率）表示。相對電導率＝（處理電導率－對照電導率）×100%／（煮沸電導率－對照電導率）。

1.4 生產性能綜合評價

1.4.1 構建綜合評價AHP模型 參考張鴨關等［13］、王德利和祝廷成［26］的層次分析方法，建立不同苜蓿品種生產性能綜合評價層次分析AHP模型，根據各層次的隸屬關系，通過反復比較各因素的相對重要性確定其相對權重，從而構建綜合評價各特性支配下因素的判斷矩陣，求出各性狀的權重，對判斷矩陣進行一致性檢驗，確定出評價指標與各層次的權重分配和加權重系數。

1.4.2 評分標準和無量綱處理 評價時，先將各因素層指標值按好、較好、中等、一般、差五級（依次得分為5，4，3，2，1）分類法進行無量綱處理，即把最大值與最小值之差分成5等份，各指標轉化為對總目標得分越高越好的方向，其中莖葉比和相對透性是平均值越小，得分越高；其他指標是平均值越高，得分越高。最后對22個品種生產性能綜合性狀的加權得分值進行排序，確定出不同品種的生產性能優劣順序。

1.5 數據處理

試驗數據在Excel中作基本處理，獲得各項目性狀參數后，分別作性狀間差異顯著性及其與產草量的相關性，所有分析均在SPSS 15.0專業統計軟件中進行。

2 結果與分析

2.1 種子質量

除三得利、賽特、胖多和隴東苜蓿外，其余品種發芽率都在80%以上（表1），符合國家三級標準［21］（GB6141－85），其中，阿爾岡金、WL252等7個品種在90%以上，符合國家二級標準。凈度除隴東苜蓿外，其余都在95%以上，符合國家一級標準（90%）。千粒重＞2.0g大粒種子有賽特、皇冠、巨人、甘農2號、隴東苜蓿等。總體來看，國外品種苜蓿種子的凈度、發芽率和種子用價多數高于國產品種，這一點與王成章等［27］報道基本一致。

2.2 出苗率和物候期

2003年由于播種期間土壤墑情較好，因此各品種出苗整齊，多集中在播后10～11d出苗，出苗率在80%以上；當年苗期差異不顯著，但現蕾開花期差異較明顯，其中，隴東、定西、苜蓿王、金皇后、阿爾岡金等品種比其他品種稍晚2～3d；到11月20日枯黃期前后，各品種當年生長期為186～188d。2004年，隴東等國產品種和WL系列品種返青期早2～3d，第1和2茬現蕾開花時各品種相差2～5d。苜蓿品種當年生長期為230～234d，其中第1茬61～66d，第2茬50～56d，第3茬至枯黃期117～125d，因產量低而未測產（表2）。

2.3 主要地上性狀

苜蓿的產草量與單株分枝數和株高呈正相關關系［14］，特別是在旱作條件下與株高呈顯著正相關［28－30］。鮮干比和莖葉比是制定曬制干草或青貯飼草等供應量的理論依據之一，鮮干比越高、莖葉比越低，其蛋白質含量越高，適口性越好［2，22，31］。與隴東苜蓿比較，株高、莖葉比品種間的差異極顯著（P＜0.01），單株分枝數、鮮干比差異顯著（P＜0.05）（表3）。其中，皇冠、甘農1號等品種分枝數多，植株高大，鮮干比高、莖葉比低，具有較好的地上生物性狀。

2.4 根系性狀及越冬率

苜蓿根系主根越深，側根數越多，苜蓿抗旱性越強［21，22］；根和根頸越粗，根蘗型越強，苜蓿的耐寒性就越強［32－34］。苜蓿品種間根系性狀指標差異極顯著（P＜0.01）（表3），其中，隴東苜蓿、新疆苜蓿、國產巨人、WL232、大富豪等品種入土深（根長＞55cm），國產巨人、胖多、新疆苜蓿、賽特、三得利等品種主根比較粗（根徑＞0.6 cm），苜蓿王、德寶、國產巨人、定西苜蓿、甘農1號等品種側根數比較多（側根數＞5.3個）。上述品種在根系各性狀分類中位列前5名。總體看，隴東苜蓿、新疆苜蓿、國產巨人、苜蓿王、甘農1號、大富豪等品種根系發育較好，其抗寒抗旱性可能較好。

越冬率調查表明，2003和2004年降水和氣溫比較正常，其越冬率平均值分別為92%和95%，品種間變幅為90%～97%，無顯著差異，各品種均安全越冬；但2005年冬季干旱寒冷，其越冬率平均值降為88.4%，品種間差異顯著（表3），其中隴東、甘農系列、皇冠、大富豪、WL323、定西、阿爾岡金、新疆等苜蓿品種越冬率顯著高于其他品種，這也與上述根系發達程度基本吻合。這表明只要播種時期適當，各引進品種在當地基本都能安全越冬。

表1 參試苜蓿品種及其來源和種子質量Table 1 The tested alfalfa varieties and their origin and seed quality

2.5 葉片保水率和質膜相對透性

逆境脅迫下，植物細胞質膜的相對透性越低，離體葉片保水率越高，其抗逆性越強［35－38］。在2005年5月上中旬，當地持續20d不降水，在造成土壤嚴重干旱的情況下，對第1茬苜蓿葉片測定結果表明（表3），葉片保水率品種間差異顯著，其中，苜蓿王、甘農2號、定西苜蓿、WL323、甘農1號等品種顯著高于對照，賽特、金皇后、大富豪、牧歌、國產巨人等極顯著或顯著低于對照；甘農1號、新疆苜蓿、德寶質膜相對透性極顯著低于對照，定西苜蓿、金皇后、苜蓿王顯著低于對照，牧歌、苜蓿皇后極顯著高于對照。

表2 不同苜蓿品種出苗率及2003－2004年度主要物候期Table 2 The emergence rate of different alfalfa varieties and phenological period of 2003－2004

2.6 干草產量

2003年度，除新疆、定西、賽特苜蓿減產外，其余品種增產2.7%～51.3%，其中，巨人201增產51.3%，位居第1位；甘農1號、德寶、國產巨人位居第2位；牧歌401位居第3位。2004年度有17個品種增產0.8%～15.2%，其中牧歌401、阿爾岡金、德寶、WL252、巨人201、胖多等增產9.6%～15.2%，位居第1～3位。2005年度，除國產巨人、苜蓿皇后、WL252減產外，其余增產4.6%～41.7%，其中甘農1號、皇冠、巨人201分別位居前3位（表4）。

從3年平均干草產量來看，有14個品種比隴東苜蓿顯著增產，增幅6.4%～25.2%。其中，甘農1號平均增產25.2%，位居第1位；巨人201平均增產23.9%，位居第2位；阿爾岡金平均增產21.3%，位居第3位；皇冠、大富豪等品種分別增產9.6%～19.1%，達極顯著水平，居第4～12位。新疆苜蓿、WL323增產6.6%和6.4%，達到顯著水平，居第13和14位。其余品種增減產不顯著。

2.7 生產性能綜合評價

根據隴東地區苜蓿生產主要受干旱和凍害危害［16－18］，結合前人對苜蓿生長特性與產量關系的研究［14，20，23］和實踐經驗［15，18，19］，本研究應用層次分析（AHP）法，選用3個層次指標對不同苜蓿品種的生產性狀進行綜合評價。第1層次（目標層）為品種的綜合性狀；第2層（準則層）主要包括豐產性、穩產性2個指標；第3層（因素層）包括11個指標，其中豐產性評價選用年均干草產量、株高、分枝數、鮮干比和莖葉比5個指標；穩產性評價采用根長、根徑、側根數、2005年越冬率、質膜透性和葉片保水率6個指標。根據此AHP模型作判斷矩陣并計算出各因素權重值。各評價指標的評分標準見表5，各指標總權重系數以及各品種無量綱處理得分、綜合加權得分值和排序見表6。

表3 不同苜蓿品種生物性狀指標、越冬率及抗性生理指標Table 3 Biological character，surviving the winter rate and resistant target about different alfalfa varieties

加權值反映牧草生產性能綜合評價值的好壞，加權值越大，說明該苜蓿品種的生產性能越好［13，26］。根據表6綜合得分排序，按照極差法，可將22個苜蓿品種分為4個等級。第1等級2個，分別是皇冠、甘農1號苜蓿，總得分是3.919和3.599，視為增產極顯著、抗旱抗寒性強的優良品種，建議優先推廣應用。第2等級共11個，總得分為2.934～3.348，按排序依次為阿爾岡金、新疆苜蓿、定西苜蓿、牧歌、甘農3號、WL323、甘農2號、巨人、大富豪、賽特和德寶，可視為增產顯著、穩產性好的優良品種，在年際氣候或區域環境良好的條件下種植能更好發揮品種的生產潛力，建議重點考察和選擇推廣應用。第3等級共6個品種，總得分為2.462～2.899，依次為國產巨人、隴東苜蓿、苜蓿王、胖多、金皇后和三得利，可視為豐產性較好、穩產性較強的一般品種，可以根據不同區域生態特點、不同種植目的和利用方式，因地制宜推廣應用。第4等級3個，總得分在2.462以下，屬較差品種，依次是WL252、WL 232、苜蓿皇后，建議慎重考慮推廣應用。

表4 不同苜蓿品種各年度干草產量及豐產性分析Table 4 Annual hay yield and analysis of yielding ability of different alfalfa varieties

表5 苜蓿生產性狀綜合評價指標評分標準Table 5 Alfalfa production character quality synthetic evaluation target grading standard

表6 苜蓿品種評價指標無量綱得分、對總目標的權重系數及生產性能綜合得分和排序Table 6 Alfalfa variety appraisal target zero dimension score，to total goal weight coefficient and production performance synthesis score and sorting

3 討論

本研究所引進的多數國外苜蓿品種的種子用價高于隴東苜蓿等國產品種，并在土壤墑情好、播期適當條件下，各品種當年生育期差別不大，其中大多數國外品種生長迅速，株高和產量比對照等增加顯著；但次年返青期國產品種和WL系列品種卻比其他國外品種早2～3d，各品種開花期也有明顯差異。因此，生產中對大粒種子和種子用價低的品種，播種時要適當增加播種量，越冬前留高茬，越冬后及時中耕施肥促進返青，并加強對隴東苜蓿等國產品種的提純復壯。

本研究苜蓿主產年份和季節基本屬于干旱期，冬季低溫凍害也對苜蓿返青和第1茬產量有重要影響。因此，當地苜蓿生產的主要限制因素是干旱和越冬凍害。而細胞質膜的相對透性和離體葉片保水率往往是評價植物在逆境脅迫下抗性強弱的主要指標［29，30，36］。在此背景下，選取受2005年當地持續大氣干旱影響并引起傷害的第1茬初花期苜蓿葉片，加上室內高溫萎蔫，作為抗性測定的脅迫處理，其透性和保水率測定結果具有一定代表性，并參考2005年越冬率和3年根系性狀作為抗旱抗寒的穩產性因素分析。從穩產性分析可知，大多數國產苜蓿品種和皇冠、巨人201、大富豪、WL323等少數國外品種抗旱抗寒性較強，這一點也與康俊梅等［29］報道基本相同。

牧草的綜合評價方法和指標很多［5，10，11，14］，但考慮到目前大部分推廣的苜蓿品種品質優良，并且品質與水肥管理、刈割時期顯著相關。因此，本研究僅選擇了部分具有代表性的指標，用層次分析法進行苜蓿生產性能的綜合評價，事實證明這對苜蓿品種的引種和選擇具有一定的實際意義。但該法在判斷過程中仍會有主觀偏見，所選指標還有待于進一步探索。例如，隴東苜蓿抗性好但產量低，而WL232抗性強但豐產性較差，這說明抗性強的品種并不一定表現為產量高，某一品種自身就不是高產品種，但確實其抗旱性強［5，22，38］。隨后進行的區域試驗結果表明［15］，大多數引進品種在隴東北部環縣的越冬率和產草量也未超過甘農1號和隴東苜蓿。

在北方旱作區，苜蓿年產量中第1茬所占比例最大，苜蓿的高產期也在第3年［21，22，28，39］，而在隴東當地第1茬產量占到年產量50%以上［15］，第1茬也是苜蓿耗水量和耗水速率最大的時期［16，18］，當地中南部雖然可以收割第3和4茬，但產量低，而且正逢雨季，加工價值不大。因此，本研究只選用前3年前2茬的產量作為平均年總產量，可能對一些品種的再生性和產量有影響。但隨后進行的區域試驗，對所選品種都進行了3茬產草量的測定，結果表明［15］，第1和2茬在年產量中所占比例的高產穩產規律基本不變。

研究表明，在隴東中部旱原區栽培條件下，有14個品種比隴東苜蓿增產極顯著，其中播種當年增產幅度最顯著。根據3年平均干草產量和生產性能綜合排序結果看，甘農1號、皇冠、阿爾岡金、牧歌401、巨人201等品種，不但增產17.3%以上，而且抗旱抗寒性強、綜合性狀好，可適宜在慶陽全市大面積種植；甘農2號、苜蓿王、新疆苜蓿、甘農3號、三得利，增產顯著、綜合性狀較好，各地可根據生態區域、品質特性和種植目的，選擇適宜品種進行種植［40］。

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